Onde di gravità nel cuore del Sole


Uno studio dopo un quarantennio di tentativi andati quasi a vuoto, ha finalmente rintracciato gli effetti sulla superficie solare di un particolare tipo di onde sismiche a bassa frequenza, le onde di gravità, da cui si deduce che il nucleo della nostra stella ruota quattro volte più velocemente rispetto agli strati più esterni.


Grazie al satellite Soho, un progetto congiunto dell’Agenzia Spaziale Europea (Esa) e della Nasa, un gruppo di scienziati solari è finalmente riuscito a rintracciare un particolare tipo di onde sismiche a bassa frequenza nel Sole, chiamate onde di gravità, o onde ‘g’. Queste onde, ricercate da oltre quattro decenni, rivelano che il nucleo solare ruota circa quattro volte più velocemente rispetto alla superficie. Il nuovo studio, condotto principalmente da scienziati europei, è stato ora pubblicato su Astronomy & Astrophysics.

Proprio come i sismologi studiano il modo in cui le onde sismiche prodotte dai terremoti si propagano attraverso la Terra per determinare la struttura interna del nostro pianeta, allo stesso modo i fisici solari usano l’eliosismologia per analizzare la struttura interna del Sole. A differenza della Terra, dove gli eventi sismici sono separati l’uno dall’altro, il Sole è continuamente scosso da onde sonore, o onde di pressione (onde ‘p’), a causa della convezione continua di materiale solare che avviene sotto la superficie.

Gli scienziati avevano chiaro da molto tempo come le onde sismiche di gravità rappresentassero la chiave per studiare la rotazione del nucleo solare. Tuttavia queste onde fluide sono difficili da trovare, perché non producono nessun segno distintivo chiaro sulla superficie solare. Le onde di pressione sono, al contrario facili, da rilevare sulla superficie solare, ma non ci forniscono informazioni sul nucleo, essendo insensibili alla sua rotazione.

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L’interno del Sole.

«Le oscillazioni solari studiate finora sono tutte onde sonore, ma nel Sole dovrebbero esserci anche onde di gravità, con picchi alti e bassi, e pure movimenti orizzontali, come onde del mare», spiega Eric Fossat, astronomo all’Observatoire Côte d’Azur del Cnrs francese, e primo autore della ricerca. «Abbiamo cercato queste sfuggenti onde ‘g’ nel nostro Sole per oltre 40 anni. Aanche se i tentativi precedenti avevano intravisto dei rilevamenti, nessuno di questi si poteva considerare definitivo. Ora abbiamo scoperto come estrarre senza ambiguità la loro impronta».

Fossat e colleghi hanno usato i dati raccolti in oltre 16 anni dallo strumento Golf (Global Oscillations at Low Frequencies) a bordo di Soho. Applicando varie tecniche analitiche e statistiche, i ricercatori sono stati in grado di estrapolare un’impronta regolare delle onde di gravità all’interno delle più facilmente riconoscibili onde di pressione.

In particolare, hanno analizzato un parametro delle onde ‘p’ che misura quanto tempo impiega un’onda acustica a viaggiare attraverso il Sole e ritornare in superficie, un viaggio di cui è nota la durata: quattro ore e sette minuti. Proprio su questo parametro, gli scienziati hanno riscontrato delle modulazioni, impresse dalle onde di gravità provenienti dal nucleo solare.

Queste impronte lasciate delle onde di gravità hanno permesso di calcolare che il nucleo solare è in rotazione una volta ogni settimana, quasi quattro volte più velocemente rispetto agli strati superficiale e intermedio della nostra stella, che hanno periodi di rotazione compresi tra 25 giorni all’equatore a 35 giorni ai poli.

«Le onde di gravità erano già state rilevate in altre stelle. Ora, grazie a Soho, abbiamo finalmente trovato una convincente prova della loro esistenza nella nostra propria stella», conclude Fossat. «È davvero speciale guardare nel nucleo del Sole per ottenere una prima misurazione indiretta della sua velocità di rotazione. Ma, anche se questa ricerca ultradecennale è finita, ora si spalanca una nuova finestra per la fisica solare».

Anche l’imminente missione solare dell’Esa, Solar Orbiter, darà una sbirciatina nell’interno del Sole, sebbene il suo obiettivo principale sia però quello di fornire approfondimenti dettagliati delle regioni polari del Sole e dell’attività solare. La futura missione Plato, sempre dell’Esa, indagherà invece l’attività sismica delle stelle attorno a cui scoprirà nuovi esopianeti, aumentando le nostre conoscenze sui processi rilevanti che avvengono in stelle simili al Sole.


Leggi l’articolo pubblicato su Astronomy & AstrophysicsAsymptotic g modes: Evidence for a rapid rotation of the solar core“.

Fonte

 

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